მატერიის 4 საერთო მდგომარეობა ფიზიკაში. ნივთიერებების თვისებები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში. ამორფული და კრისტალური ნივთიერებების შედარებითი მახასიათებლები

აგრეგატული მდგომარეობები. სითხეები. ფაზები თერმოდინამიკაში. ფაზის გადასვლები.

ლექცია 1.16

ყველა ნივთიერება შეიძლება არსებობდეს აგრეგაციის სამ მდგომარეობაში - მყარი, თხევადიდა აირისებრი... მათ შორის გადასვლებს თან ახლავს რიგი ფიზიკური თვისებების (სიმკვრივე, თბოგამტარობა და ა.შ.) მკვეთრი ცვლილება.

აგრეგაციის მდგომარეობა დამოკიდებულია იმ ფიზიკურ პირობებზე, რომელშიც ნივთიერება მდებარეობს. ნივთიერებაში აგრეგაციის რამდენიმე მდგომარეობის არსებობა განპირობებულია მისი მოლეკულების (ატომების) თერმული მოძრაობისა და სხვადასხვა პირობებში მათი ურთიერთქმედების განსხვავებებით.

გაზი- მატერიის მთლიანი მდგომარეობა, რომელშიც ნაწილაკები არ არის შეკრული ან ძალიან სუსტად შეკრული ურთიერთქმედების ძალებით; მისი ნაწილაკების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია (მოლეკულები, ატომები) მნიშვნელოვნად აღემატება მათ შორის ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას, ამიტომ ნაწილაკები თითქმის თავისუფლად მოძრაობენ, მთლიანად ავსებენ ჭურჭელს, რომელშიც ისინი მდებარეობს და იღებენ მის ფორმას. აირისებრ მდგომარეობაში ნივთიერებას არც საკუთარი მოცულობა აქვს და არც საკუთარი ფორმა. ნებისმიერი ნივთიერება შეიძლება გარდაიქმნას აირადად წნევისა და ტემპერატურის შეცვლით.

თხევადი- მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, შუალედური მყარ და აირისებრს შორის. იგი ხასიათდება ნაწილაკების მაღალი მობილურობით და მათ შორის მცირე თავისუფალი სივრცით. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ სითხეები ინარჩუნებენ მოცულობას და იღებენ ჭურჭლის ფორმას. სითხეში მოლეკულები ძალიან ახლოს არიან ერთმანეთთან. აქედან გამომდინარე, სითხის სიმკვრივე გაცილებით მაღალია, ვიდრე აირების სიმკვრივე (ნორმალური წნევის დროს). თხევადი თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია (იზოტროპული) გარდა თხევადი კრისტალებისა. გაცხელებისას ან სიმკვრივის შემცირებისას სითხის თვისებები, თბოგამტარობა, სიბლანტე იცვლება, როგორც წესი, გაზების თვისებებთან მიახლოების მიმართულებით.

თხევადი მოლეკულების თერმული მოძრაობა შედგება კოლექტიური ვიბრაციული მოძრაობებისა და მოლეკულების შემთხვევითი გადახტომებისგან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე.

მყარი (კრისტალური) სხეულები- მატერიის მთლიანი მდგომარეობა, რომელიც ხასიათდება ფორმის სტაბილურობითა და ატომების თერმული მოძრაობის ბუნებით. ეს მოძრაობა არის ატომების (ან იონების) ვიბრაციები, რომლებიც ქმნიან მყარს. ვიბრაციის ამპლიტუდა ჩვეულებრივ მცირეა ატომთაშორის დისტანციებთან შედარებით.

სითხეების თვისებები.

თხევად მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერების მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთთან თითქმის მჭიდროდ. მყარი კრისტალური სხეულებისგან განსხვავებით, რომლებშიც მოლეკულები ქმნიან მოწესრიგებულ სტრუქტურებს კრისტალის მთელ მოცულობაში და შეუძლიათ თერმული ვიბრაციების შესრულება ფიქსირებული ცენტრების გარშემო, თხევადი მოლეკულებს აქვთ მეტი თავისუფლება. სითხის ყოველი მოლეკულა, ისევე როგორც მყარში, ყველა მხრიდან „დაჭერილია“ მეზობელი მოლეკულებით და ასრულებს თერმულ ვიბრაციას გარკვეული წონასწორობის პოზიციის შესახებ. თუმცა, დროდადრო, ნებისმიერ მოლეკულას შეუძლია გადავიდეს მიმდებარე ვაკანტურ ადგილას. სითხეებში ასეთი ნახტომები საკმაოდ ხშირად ხდება; ამიტომ, მოლეკულები არ არის მიმაგრებული კონკრეტულ ცენტრებზე, როგორც კრისტალებში და შეუძლიათ გადაადგილება სითხის მთელ მოცულობაში. ეს ხსნის სითხეების სითხეს. მჭიდროდ განლაგებულ მოლეკულებს შორის ძლიერი ურთიერთქმედების გამო, მათ შეუძლიათ შექმნან ადგილობრივი (არასტაბილური) მოწესრიგებული ჯგუფები, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე მოლეკულას. ამ ფენომენს ე.წ მოკლე შეკვეთა.

მოლეკულების მჭიდრო შეფუთვის გამო, სითხეების შეკუმშვა, ანუ მოცულობის ცვლილება წნევის ცვლილებით, ძალიან მცირეა; ის ათობით და ასობით ათასი ჯერ ნაკლებია, ვიდრე გაზებში. მაგალითად, წყლის მოცულობის 1%-ით შესაცვლელად საჭიროა წნევა დაახლოებით 200-ჯერ გაზარდოთ. წნევის ასეთი ზრდა ატმოსფერულ წნევასთან შედარებით მიიღწევა დაახლოებით 2 კმ სიღრმეზე.

სითხეები, ისევე როგორც მყარი, ცვლის მოცულობას ტემპერატურის ცვლილებისას. არც თუ ისე დიდი ტემპერატურის დიაპაზონისთვის, ფარდობითი მოცულობის ცვლილება Δ ვ / ვ 0 პროპორციულია ტემპერატურის ცვლილების Δ თ:

β კოეფიციენტი ე.წ მოცულობითი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი... სითხეებისთვის ეს კოეფიციენტი ათჯერ მეტია, ვიდრე მყარი. წყლისთვის, მაგალითად, 20 ° C ტემპერატურაზე β ≈ 2 · 10 –4 K –1-ში, ფოლადისთვის - β st ≈ 3.6 · 10 –5 K –1, კვარცის მინისთვის - β q ≈ 9 · 10 - 6 K –1.

წყლის თერმულ გაფართოებას დედამიწაზე სიცოცხლისთვის საინტერესო და მნიშვნელოვანი ანომალია აქვს. 4°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე წყალი ფართოვდება ტემპერატურის კლებით (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

როდესაც წყალი იყინება, ის ფართოვდება, ამიტომ ყინული რჩება წყლის გაყინული სხეულის ზედაპირზე მცურავი. ყინულის ქვეშ გაყინული წყლის ტემპერატურა 0 ° С. წყლის უფრო მჭიდრო ფენებში წყალსაცავის ძირში, ტემპერატურა დაახლოებით 4 ° C-ია. ამის წყალობით, სიცოცხლე შეიძლება არსებობდეს გაყინული რეზერვუარების წყალში.

სითხეების ყველაზე საინტერესო თვისება არის არსებობა თავისუფალი ზედაპირი... სითხე, აირებისგან განსხვავებით, არ ავსებს ჭურჭლის მთელ მოცულობას, რომელშიც ის არის ჩასხმული. სითხესა და გაზს (ან ორთქლს) შორის იქმნება ინტერფეისი, რომელიც განსაკუთრებულ პირობებშია დანარჩენ თხევად მასასთან შედარებით. სითხის სასაზღვრო ფენის მოლეკულები, მისი სიღრმის მოლეკულებისგან განსხვავებით, ყველა მხრიდან არ არის გარშემორტყმული იმავე სითხის სხვა მოლეკულებით. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც მოქმედებს სითხის შიგნით ერთ-ერთ მოლეკულაზე მეზობელი მოლეკულების მხრიდან, საშუალოდ ურთიერთკომპენსირებულია. სასაზღვრო ფენის ნებისმიერი მოლეკულა იზიდავს სითხის შიგნით მოლეკულებს (არის (ან ორთქლის) მოლეკულების მხრიდან მოცემულ სითხის მოლეკულაზე მოქმედი ძალები შეიძლება უგულებელყოთ). შედეგად, ჩნდება გარკვეული შედეგიანი ძალა, რომელიც მიმართულია სითხეში ღრმად. ზედაპირული მოლეკულები სითხეში იჭრება მოლეკულური მიზიდულობის ძალებით. მაგრამ ყველა მოლეკულა, მათ შორის სასაზღვრო ფენის, უნდა იყოს წონასწორობის მდგომარეობაში. ეს წონასწორობა მიიღწევა ზედაპირული ფენის მოლეკულებსა და სითხის შიგნით მათ უახლოეს მეზობლებს შორის მანძილის უმნიშვნელო შემცირების გამო. მოლეკულებს შორის მანძილის შემცირებით, წარმოიქმნება ამაღელვებელი ძალები. თუ სითხის შიგნით მოლეკულებს შორის საშუალო მანძილი არის რ 0, მაშინ ზედაპირული ფენის მოლეკულები შეფუთულია გარკვეულწილად უფრო მჭიდროდ და, შესაბამისად, მათ აქვთ პოტენციური ენერგიის დამატებითი მარაგი შიდა მოლეკულებთან შედარებით. უნდა გვახსოვდეს, რომ უკიდურესად დაბალი შეკუმშვის გამო, უფრო მჭიდროდ შეფუთული ზედაპირის ფენის არსებობა არ იწვევს სითხის მოცულობის შესამჩნევ ცვლილებას. თუ მოლეკულა მოძრაობს ზედაპირიდან სითხის შიგნით, ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები დადებით სამუშაოს შეასრულებენ. პირიქით, სითხის სიღრმიდან ზედაპირზე მოლეკულების გარკვეული რაოდენობის გაყვანის მიზნით (ანუ სითხის ზედაპირის ფართობის გაზრდის მიზნით), გარე ძალებიუნდა გააკეთოს პოზიტიური მუშაობა ა ext, Δ-ის ცვლილების პროპორციულია სზედაპირის ფართობი:

ა ext = σΔ ს.

კოეფიციენტს σ ეწოდება ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი (σ> 0). ამრიგად, ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი უდრის სამუშაოს, რომელიც საჭიროა სითხის ზედაპირის ფართობის გასაზრდელად მუდმივ ტემპერატურაზე ერთი ერთეულით.

SI-ში ზედაპირული დაძაბულობა იზომება ჯოულებში მეტრიკვადრატი (ჯ / მ 2) ან ნიუტონებში მეტრზე (1 ნ / მ = 1 ჯ / მ 2).

შესაბამისად, სითხის ზედაპირული ფენის მოლეკულებს აქვთ ჭარბი სითხის შიგნით მოლეკულებთან შედარებით. პოტენციური ენერგია... Პოტენციური ენერგია ეთხევადი ზედაპირის p პროპორციულია მისი ფართობისა: (1.16.1)

მექანიკიდან ცნობილია, რომ სისტემის წონასწორობის მდგომარეობები შეესაბამება მისი პოტენციური ენერგიის მინიმალურ მნიშვნელობას. აქედან გამომდინარეობს, რომ სითხის თავისუფალი ზედაპირი მიდრეკილია შეამციროს მისი ფართობი. ამ მიზეზით, სითხის თავისუფალი წვეთი იღებს სფერულ ფორმას. სითხე იქცევა ისე, თითქოს ძალები მოქმედებენ მის ზედაპირზე ტანგენციურად, ამცირებენ (იზიდავენ) ამ ზედაპირს. ეს ძალები ე.წ ზედაპირული დაძაბულობის ძალები.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალების არსებობა აქცევს სითხის ზედაპირს ელასტიური დაჭიმული ფირის მსგავსი, ერთადერთი განსხვავებით, რომ ელასტიური ძალები ფილმში დამოკიდებულია მისი ზედაპირის ფართობზე (ანუ იმაზე, თუ როგორ ხდება ფილმის დეფორმაცია) და ზედაპირულ დაჭიმულობაზე. ძალები არ არის დამოკიდებული სითხეების ზედაპირის ფართობზე.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალები ამცირებენ ფირის ზედაპირს. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დავწეროთ: (1.16.2)

ამრიგად, ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი σ შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ზედაპირული დაძაბულობის ძალის მოდული, რომელიც მოქმედებს ზედაპირის შემზღუდველი ხაზის სიგრძის ერთეულზე ( ლარის ამ ხაზის სიგრძე).

სითხის წვეთებში და საპნის ბუშტებში ზედაპირული დაძაბულობის ძალების მოქმედების გამო, ჭარბი წნევა Δ გვ... თუ გონებრივად მოჭრით რადიუსის სფერული წვეთი რორ ნაწილად, მაშინ თითოეული მათგანი უნდა იყოს წონასწორობაში ზედაპირული დაძაბულობის ძალების ზემოქმედების ქვეშ, რომელიც გამოიყენება ჭრილის საზღვარზე 2π. რდა ზეწნევის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ π ფართობზე რ 2 სექცია (სურათი 1.16.1). წონასწორობის მდგომარეობა იწერება როგორც

თხევადი, მყარი და აირის საზღვართან ახლოს, სითხის თავისუფალი ზედაპირის ფორმა დამოკიდებულია თხევადი მოლეკულების მყარ მოლეკულებთან ურთიერთქმედების ძალებზე (გაზის (ან ორთქლის) მოლეკულებთან ურთიერთქმედება შეიძლება უგულებელყოთ). თუ ეს ძალები აღემატება თვით სითხის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალებს, მაშინ სითხე სველდებამყარი ზედაპირის. ამ შემთხვევაში სითხე უახლოვდება მყარის ზედაპირს გარკვეული მწვავე კუთხით θ, რაც დამახასიათებელია მოცემული წყვილი სითხე - მყარი. კუთხე θ ეწოდება კიდეების კუთხე... თუ სითხის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალები აღემატება მყარი ნივთიერების მოლეკულებთან მათი ურთიერთქმედების ძალებს, მაშინ კონტაქტის კუთხე θ აღმოჩნდება ბლაგვი (ნახ. 1.16.2 (2)). ამ შემთხვევაში ამბობენ, რომ სითხე არ სველდებამყარი ზედაპირის. წინააღმდეგ შემთხვევაში (კუთხით - მკვეთრი) სითხე სველდებაზედაპირი (სურათი 1.16.2 (1)). ზე სრული დატენიანებაθ = 0, ამისთვის სრული დაუსველებელიθ = 180 °.

კაპილარული ფენომენებიეწოდება სითხის აწევა ან დაცემა მცირე დიამეტრის მილებში - კაპილარები... დამსველებელი სითხეები ამოდის კაპილარებში, არამსველებელი სითხეები ჩადის ქვემოთ.

ნახაზი 1.16.3 გვიჩვენებს გარკვეული რადიუსის კაპილარული მილს რქვედა ბოლოთი დაშვებულია ρ სიმკვრივის დამატენიანებელ სითხეში. კაპილარის ზედა ბოლო ღიაა. სითხის აწევა კაპილარში გრძელდება მანამ, სანამ სიმძიმის ძალა, რომელიც მოქმედებს კაპილარში სითხის სვეტზე, არ გახდება მიღებული სიდიდის ტოლი. ფ n ზედაპირული დაძაბულობის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ სითხის კონტაქტის საზღვრის გასწვრივ კაპილარების ზედაპირთან: ფ t = ფ n, სადაც ფ t = მგ = ρ თπ რ 2 გ, ფ n = σ2π რ cos θ.

ეს გულისხმობს:

სრული დამსველებით θ = 0, cos θ = 1. ამ შემთხვევაში

სრული დაუსველებელი θ = 180 °, cos θ = –1 და, შესაბამისად, თ < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

წყალი თითქმის მთლიანად სველებს სუფთა მინის ზედაპირს. პირიქით, ვერცხლისწყალი მთლიანად არ სველებს შუშის ზედაპირს. ამიტომ, შუშის კაპილარში ვერცხლისწყლის დონე ჭურჭლის დონეს ქვემოთ ეცემა.

ყველაზე გავრცელებული ცოდნა აგრეგაციის სამი მდგომარეობის შესახებ: თხევადი, მყარი, აირისებრი, ზოგჯერ გვახსოვს პლაზმის შესახებ, ნაკლებად ხშირად თხევადი კრისტალი. ცოტა ხნის წინ, ინტერნეტში გავრცელდა ნივთიერების 17 ფაზის სია, რომელიც აღებულია ცნობილი () სტივენ ფრაისგან. ამიტომ მათ შესახებ დაწვრილებით მოგიყვებით, რადგან თქვენ უნდა იცოდეთ ცოტა მეტი მატერიის შესახებ, თუ მხოლოდ იმისთვის, რომ უკეთ გაიგოთ სამყაროში მიმდინარე პროცესები.

ქვემოთ მოცემული მატერიის საერთო მდგომარეობების სია იზრდება ყველაზე ცივი მდგომარეობიდან ყველაზე ცხელამდე და ა.შ. გაგრძელება შეიძლება. ამავდროულად, უნდა გვესმოდეს, რომ ნივთიერების შეკუმშვის ხარისხი და მისი წნევა (გარკვეული დათქმებით ისეთ შეუსწავლელ ჰიპოთეტურ მდგომარეობებზე, როგორიცაა კვანტური, რადიალური ან სუსტად სიმეტრიული) იზრდება აირისებრი მდგომარეობიდან (No. 11), სიის ორივე მხარეს ყველაზე „გაუტეხავი“ ნაჩვენებია მატერიის ფაზური გადასვლების ვიზუალური გრაფიკი.

1. კვანტური- ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც მიიღწევა ტემპერატურის დაწევისას აბსოლუტური ნული, რის შედეგადაც შინაგანი კავშირები ქრება და მატერია იშლება თავისუფალ კვარკებად.

2. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი- მატერიის მთლიანი მდგომარეობა, რომელიც დაფუძნებულია აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურამდე გაცივებულ ბოზონებზე (აბსოლუტურ ნულზე ზემოთ გრადუსის მემილიონედზე ნაკლები). ასეთ ძლიერ გაცივებულ მდგომარეობაში, ატომების საკმარისად დიდი რაოდენობა აღმოჩნდება მინიმალურ შესაძლო კვანტურ მდგომარეობებში და კვანტური ეფექტები იწყებს გამოვლინებას მაკროსკოპულ დონეზე. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი (ხშირად უწოდებენ "ბოზის კონდენსატს" ან უბრალოდ "უკან") წარმოიქმნება, როდესაც თქვენ გაგრილებთ კონკრეტულ ქიმიურ ელემენტს უკიდურესად დაბალ ტემპერატურაზე (ჩვეულებრივ, აბსოლუტურ ნულზე ოდნავ ზემოთ ტემპერატურაზე, მინუს 273 გრადუსი ცელსიუსით, არის თუ არა თეორიული ტემპერატურა რომელიც ყველაფერი ჩერდება).
სწორედ აქ იწყება სრულიად უცნაური რამ ნივთიერების მიმართ. პროცესები, რომლებიც ჩვეულებრივ მხოლოდ ატომურ დონეზე ჩანს, ახლა მიმდინარეობს იმ მასშტაბით, რომ შეუიარაღებელი თვალით დაკვირვება შეიძლება. მაგალითად, თუ ჭიქაში ჩადებთ „საყრდენს“ და მიაწოდებთ საჭირო ტემპერატურას, ნივთიერება დაიწყებს კედელზე ცოცვას და საბოლოოდ თავისთავად გამოვა.
როგორც ჩანს, აქ საქმე გვაქვს ნივთიერების უშედეგო მცდელობასთან, შეამციროს საკუთარი ენერგია (რომელიც უკვე ყველა შესაძლო დონეს შორის ყველაზე დაბალ დონეზეა).
გამაგრილებელი აღჭურვილობის გამოყენებით ატომების შენელება წარმოქმნის სინგულარულ კვანტურ მდგომარეობას, რომელიც ცნობილია როგორც ბოზის კონდენსატი, ან ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი. ეს ფენომენი იწინასწარმეტყველა ა. აინშტაინმა 1925 წელს, ს. ბოზის მუშაობის განზოგადების შედეგად, სადაც სტატისტიკური მექანიკა აშენდა ნაწილაკებისთვის, დაწყებული მასობრივი ფოტონებიდან მასის მქონე ატომებამდე (აინშტაინის ხელნაწერი, რომელიც დაკარგულად ითვლებოდა, იყო. აღმოაჩინეს ლეიდენის უნივერსიტეტის ბიბლიოთეკაში 2005 წელს). ბოზისა და აინშტაინის ძალისხმევის შედეგი იყო ბოზის გაზის კონცეფცია, რომელიც ემორჩილებოდა ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკას, რომელიც აღწერს იდენტური ნაწილაკების სტატისტიკურ განაწილებას მთელი რიცხვის სპინით, რომელსაც ეწოდება ბოზონები. ბოზონები, რომლებიც, მაგალითად, და ცალკეული ელემენტარული ნაწილაკები - ფოტონები და მთლიანი ატომები, შეიძლება იყვნენ ერთმანეთთან ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობებში. აინშტაინი ვარაუდობდა, რომ ბოზონის ატომების ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე გაციება მათ აიძულებდა გადაადგილდნენ (ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კონდენსაცია) უმცირეს კვანტურ მდგომარეობაში. ასეთი კონდენსაციის შედეგი იქნება მატერიის ახალი ფორმის გაჩენა.
ეს გადასვლა ხდება კრიტიკულ ტემპერატურაზე ქვემოთ, რომელიც არის ერთგვაროვანი სამგანზომილებიანი გაზი, რომელიც შედგება არაურთიერთმა ნაწილაკებისგან, ყოველგვარი თავისუფლების შიდა ხარისხის გარეშე.

3. ფერმიონის კონდენსატი- ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, ზურგის მსგავსი, მაგრამ სტრუქტურით განსხვავებული. აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებისას ატომები განსხვავებულად იქცევიან სათანადო კუთხური იმპულსის სიდიდეზე (სპინი). ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვითი სპინები, ხოლო ფერმიონებს აქვთ 1/2-ის ჯერადი (1/2, 3/2, 5/2). ფერმიონები ემორჩილებიან პაულის გამორიცხვის პრინციპს, რომლის მიხედვითაც ორ ფერმიონს არ შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე კვანტური მდგომარეობა. ბოზონებისთვის ასეთი აკრძალვა არ არსებობს და ამიტომ მათ აქვთ შესაძლებლობა იარსებონ ერთ კვანტურ მდგომარეობაში და ამით შექმნან ეგრეთ წოდებული ბოზ-აინშტაინის კონდენსატი. ამ კონდენსატის ფორმირება პასუხისმგებელია ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლაზე.
ელექტრონებს აქვთ სპინი 1/2 და შესაბამისად ფერმიონები არიან. ისინი გაერთიანდებიან წყვილებად (ე.წ. კუპერის წყვილებად), რომლებიც შემდეგ ქმნიან ბოზის კონდენსატს.
ამერიკელი მეცნიერები ცდილობდნენ მიეღოთ ერთგვარი მოლეკულა ფერმიონის ატომებიდან ღრმა გაგრილებით. განსხვავება რეალური მოლეკულებისგან ის იყო, რომ არ არსებობდა ქიმიური ბმა- უბრალოდ გადავიდნენ ერთად, კორელაციური გზით. ატომებს შორის კავშირი კიდევ უფრო ძლიერი აღმოჩნდა, ვიდრე კუპერის წყვილებში ელექტრონებს შორის. ფერმიონების წარმოქმნილი წყვილებისთვის ჯამური სპინი აღარ არის 1/2-ის ჯერადი; ამიტომ ისინი უკვე ბოზონებივით იქცევიან და შეუძლიათ ბოზის კონდენსატი შექმნან ერთი კვანტური მდგომარეობით. ექსპერიმენტის მსვლელობისას კალიუმ-40 ატომის გაზი გაცივდა 300 ნანოკელვინამდე, ხოლო აირი შეიცავდა ე.წ. შემდეგ დაწესდა გარე მაგნიტური ველი, რომლის დახმარებითაც შესაძლებელი გახდა ატომებს შორის ურთიერთქმედების ხასიათის შეცვლა - ძლიერი მოგერიების ნაცვლად, ძლიერი მიზიდულობა დაიწყო. მაგნიტური ველის გავლენის გაანალიზებისას შესაძლებელი გახდა ისეთი მნიშვნელობის პოვნა, რომლის დროსაც ატომებმა დაიწყეს კუპერის წყვილი ელექტრონების ქცევა. ექსპერიმენტის შემდეგ ეტაპზე მეცნიერები გვთავაზობენ ზეგამტარობის ეფექტის მიღებას ფერმიონის კონდენსატისთვის.

4. ზესთხევადი ნივთიერება- მდგომარეობა, რომელშიც ნივთიერებას პრაქტიკულად არ აქვს სიბლანტე და ნაკადის დროს იგი არ განიცდის ხახუნს მყარ ზედაპირთან. ამის შედეგია, მაგალითად, ისეთი საინტერესო ეფექტი, როგორიცაა ჭურჭლიდან ზესთხევადი ჰელიუმის სრული სპონტანური „მცოცავი“ მისი კედლების გასწვრივ მიზიდულობის ძალის წინააღმდეგ. რა თქმა უნდა, არ არსებობს ენერგიის შენარჩუნების კანონის დარღვევა. ხახუნის ძალების არარსებობის შემთხვევაში ჰელიუმზე მოქმედებს მხოლოდ გრავიტაცია, ჰელიუმსა და ჭურჭლის კედლებსა და ჰელიუმის ატომებს შორის ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ძალები. ამრიგად, ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ძალები აღემატება ყველა სხვა ძალას ერთად. შედეგად, ჰელიუმი მიდრეკილია მაქსიმალურად გავრცელდეს ყველა შესაძლო ზედაპირზე და, შესაბამისად, "მოგზაურობს" ჭურჭლის კედლების გასწვრივ. 1938 წელს საბჭოთა მეცნიერმა პიოტრ კაპიცამ დაამტკიცა, რომ ჰელიუმი შეიძლება არსებობდეს ზესთხევად მდგომარეობაში.
აღსანიშნავია, რომ ჰელიუმის მრავალი უჩვეულო თვისება ცნობილია საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში. თუმცა, ბოლო წლებში ეს ქიმიური ელემენტი საინტერესო და მოულოდნელი ეფექტებით „გვაფუჭებს“. ასე რომ, 2004 წელს, პენსილვანიის უნივერსიტეტიდან მოსეს ჩანიმ და იუნინგ კიმმა მეცნიერული სამყარო დააინტერესეს იმ განცხადებით, რომ მათ მოახერხეს ჰელიუმის სრულიად ახალი მდგომარეობის მიღება - ზესთხევადი მყარი. ამ მდგომარეობაში, ჰელიუმის ზოგიერთ ატომს ბროლის ბადეში შეუძლია მიედინება სხვების გარშემო და, ამრიგად, ჰელიუმს შეუძლია მიედინება თავის შიგნით. "სუპერსიხისტის" ეფექტი თეორიულად იწინასწარმეტყველეს ჯერ კიდევ 1969 წელს. ახლა კი 2004 წელს - თითქოს ექსპერიმენტული დადასტურება იყო. თუმცა, გვიანდელმა და ძალიან საინტერესო ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ყველაფერი ასე მარტივი არ არის და, შესაძლოა, ფენომენის ასეთი ინტერპრეტაცია, რომელიც ადრე იყო მიღებული მყარი ჰელიუმის ზეთხევადობის გამო, არასწორია.
მეცნიერთა ექსპერიმენტი, რომელსაც ჰამფრი მარის ხელმძღვანელობდა შეერთებული შტატების ბრაუნის უნივერსიტეტიდან, მარტივი და ელეგანტური იყო. მეცნიერებმა ცდის მილი თავდაყირა მოათავსეს თხევადი ჰელიუმით სავსე დახურულ ავზში. საცდელ მილში და რეზერვუარში არსებული ჰელიუმის ნაწილი ისე გაიყინა, რომ სინჯის შიგნით სითხესა და მყარს შორის საზღვარი უფრო მაღალი იყო, ვიდრე წყალსაცავში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სინჯარის ზედა ნაწილში იყო თხევადი ჰელიუმი, ქვედა ნაწილში - მყარი, შეუფერხებლად გადადიოდა წყალსაცავის მყარ ფაზაში, რომელზედაც დაასხით ცოტაოდენი თხევადი ჰელიუმი - სითხის დონეზე დაბალი. საცდელი მილი. თუ თხევადი ჰელიუმი დაიწყებდა მყარში ჩაღრმავებას, მაშინ დონის სხვაობა შემცირდებოდა და მაშინ შეგვიძლია ვისაუბროთ მყარ ზესთხევად ჰელიუმზე. და პრინციპში, 13 ექსპერიმენტიდან სამში, დონის განსხვავება რეალურად შემცირდა.

5. სუპერმყარი ნივთიერება- აგრეგატული მდგომარეობა, რომელშიც მატერია გამჭვირვალეა და შეუძლია სითხესავით „მოედინება“, მაგრამ სინამდვილეში მას სიბლანტე არ აქვს. ასეთი სითხეები ცნობილია მრავალი წლის განმავლობაში და უწოდებენ ზესთხევადებს. ფაქტია, რომ თუ ზესითხეს ურევენ, ის თითქმის სამუდამოდ ცირკულირებს, ხოლო ნორმალური სითხე საბოლოოდ დაწყნარდება. პირველი ორი სუპერთხევადი შექმნეს მკვლევარებმა ჰელიუმ-4-ისა და ჰელიუმ-3-ის გამოყენებით. ისინი გაცივდნენ თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე - მინუს 273 გრადუს ცელსიუსამდე. ხოლო ჰელიუმ-4-დან ამერიკელმა მეცნიერებმა მოახერხეს სუპერ მყარი სხეულის მიღება. მათ შეკუმშეს გაყინული ჰელიუმი 60-ჯერ მეტი წნევით, შემდეგ კი ნივთიერებით სავსე მინა მოათავსეს მბრუნავ დისკზე. 0,175 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე დისკმა უცებ დაიწყო უფრო თავისუფლად ტრიალი, რაც, მეცნიერთა აზრით, იმაზე მიუთითებს, რომ ჰელიუმი ზესხეულად იქცა.

6. მყარი- მატერიის მთლიანი მდგომარეობა, რომელიც ხასიათდება ატომების ფორმის სტაბილურობით და თერმული მოძრაობის ბუნებით, რომლებიც ასრულებენ მცირე ვიბრაციას წონასწორობის პოზიციების ირგვლივ. მყარი ნივთიერებების სტაბილური მდგომარეობა კრისტალურია. განასხვავებენ ატომებს შორის იონური, კოვალენტური, მეტალის და სხვა სახის ბმებით მყარ ნაწილებს, რაც განაპირობებს მათი ფიზიკური თვისებების მრავალფეროვნებას. მყარი სხეულების ელექტრული და ზოგიერთი სხვა თვისება ძირითადად განისაზღვრება მისი ატომების გარე ელექტრონების მოძრაობის ბუნებით. მათი ელექტრული თვისებების მიხედვით, მყარი იყოფა დიელექტრიკებად, ნახევარგამტარებად და ლითონებად, მათი მაგნიტური თვისებების მიხედვით - დიამაგნიტებად, პარამაგნიტებად და მოწესრიგებული მაგნიტური სტრუქტურის მქონე სხეულებად. მყარი სხეულების თვისებების შესწავლა გაერთიანდა დიდ არეალში - მყარი მდგომარეობის ფიზიკაში, რომლის განვითარებაც სტიმულირებულია ტექნოლოგიების საჭიროებებით.

7. ამორფული მყარი- მატერიის შედედებული აგრეგატული მდგომარეობა, რომელსაც ახასიათებს ფიზიკური თვისებების იზოტროპია ატომებისა და მოლეკულების მოუწესრიგებელი განლაგების გამო. ამორფულ მყარ სხეულებში ატომები ვიბრირებენ შემთხვევით მდებარე წერტილების გარშემო. კრისტალური მდგომარეობიდან განსხვავებით, მყარი ამორფულიდან თხევადზე გადასვლა თანდათან ხდება. ამორფულ მდგომარეობაშია სხვადასხვა ნივთიერებები: სათვალეები, ფისები, პლასტმასი და ა.შ.

8. თხევადი კრისტალიარის ნივთიერების სპეციფიკური აგრეგატული მდგომარეობა, რომელშიც ის ერთდროულად ავლენს კრისტალის და სითხის თვისებებს. დაუყოვნებლივ უნდა გაკეთდეს დათქმა, რომ ყველა ნივთიერება არ შეიძლება იყოს თხევად კრისტალურ მდგომარეობაში. თუმცა, ზოგიერთი ორგანული ნივთიერებებირთული მოლეკულების ქონამ შეიძლება შექმნას კონკრეტული აგრეგატული მდგომარეობა - თხევადი კრისტალი. ეს მდგომარეობა ხდება მაშინ, როდესაც ზოგიერთი ნივთიერების კრისტალები დნება. როდესაც ისინი დნება, წარმოიქმნება თხევადი ბროლის ფაზა, რომელიც განსხვავდება ჩვეულებრივი სითხეებისგან. ეს ფაზა არსებობს ბროლის დნობის წერტილიდან უფრო მაღალ ტემპერატურამდე დიაპაზონში, რომლის გაცხელებისას თხევადი კრისტალი გარდაიქმნება ჩვეულებრივ სითხეში.
რით განსხვავდება თხევადი კრისტალი თხევადი და ჩვეულებრივი კრისტალებისაგან და რით ჰგავს მათ? ჩვეულებრივი სითხის მსგავსად, თხევადი კრისტალი სითხეა და იღებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც მოთავსებულია. ამით ის განსხვავდება ყველასთვის ცნობილი კრისტალებისაგან. თუმცა, მიუხედავად ამ თვისებისა, რომელიც მას სითხესთან აერთიანებს, მას აქვს კრისტალებისთვის დამახასიათებელი თვისება. ეს არის მოლეკულების სივრცეში მოწესრიგება, რომლებიც ქმნიან კრისტალს. მართალია, ეს შეკვეთა არ არის ისეთი სრულყოფილი, როგორც ჩვეულებრივ კრისტალებში, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ის მნიშვნელოვნად მოქმედებს თხევადი კრისტალების თვისებებზე, რაც განასხვავებს მათ ჩვეულებრივი სითხეებისგან. მოლეკულების არასრული სივრცითი მოწყობა, რომლებიც ქმნიან თხევად კრისტალს, გამოიხატება იმაში, რომ თხევად კრისტალებში არ არის სრული წესრიგი მოლეკულების სიმძიმის ცენტრების სივრცით მოწყობაში, თუმცა შეიძლება არსებობდეს ნაწილობრივი წესრიგი. ეს ნიშნავს, რომ მათ არ აქვთ ხისტი ბროლის ბადე. ამიტომ, თხევად კრისტალებს, ისევე როგორც ჩვეულებრივ სითხეებს, აქვთ სითხის თვისება.
საჭირო ქონებათხევადი კრისტალები, რაც მათ ჩვეულებრივ კრისტალებს უახლოვდება, არის მოლეკულების სივრცითი ორიენტაციის რიგის არსებობა. ორიენტაციის ეს წესრიგი შეიძლება გამოვლინდეს, მაგალითად, იმაში, რომ თხევადი ბროლის ნიმუშში მოლეკულების ყველა გრძელი ღერძი ერთნაირად არის ორიენტირებული. ამ მოლეკულებს უნდა ჰქონდეს წაგრძელებული ფორმა... მოლეკულური ღერძების უმარტივესი დასახელებული მოწესრიგების გარდა, მოლეკულების უფრო რთული ორიენტაციის რიგის რეალიზება შესაძლებელია თხევად კრისტალში.
მოლეკულური ღერძების მოწესრიგების ტიპებიდან გამომდინარე, თხევადი კრისტალები იყოფა სამ ტიპად: ნემატური, სმექტური და ქოლესტერიული.
თხევადი კრისტალების ფიზიკისა და მათი გამოყენების კვლევა ამჟამად ფართო ფრონტზე მიმდინარეობს მსოფლიოს ყველა ყველაზე განვითარებულ ქვეყანაში. შიდა კვლევა კონცენტრირებულია როგორც აკადემიურ, ასევე სამრეწველო კვლევით დაწესებულებებში და აქვს ხანგრძლივი ტრადიცია. ვ.კ. ფრედერიკსი ვ.ნ. ცვეტკოვა. ბოლო წლებში, თხევადი კრისტალების ენერგიული შესწავლით, რუსმა მკვლევარებმა ასევე მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანეს ზოგადად თხევადი კრისტალების თეორიის და, კერძოდ, თხევადი კრისტალების ოპტიკის განვითარებაში. ამრიგად, ი.გ. ჩისტიაკოვა, ა.პ. კაპუსტინა, ს.ა. ბრაზოვსკი, ს.ა. პიკინა, ლ.მ. ბლინოვი და მრავალი სხვა საბჭოთა მკვლევარი ფართოდ არის ცნობილი სამეცნიერო საზოგადოებისთვის და ემსახურება თხევადი კრისტალების არაერთი ეფექტური ტექნიკური გამოყენების საფუძველს.
თხევადი კრისტალების არსებობა დადგინდა ძალიან დიდი ხნის წინ, კერძოდ 1888 წელს, ანუ თითქმის ერთი საუკუნის წინ. მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერები 1888 წლამდე ამ მდგომარეობას შეხვდნენ, ის ოფიციალურად მოგვიანებით აღმოაჩინეს.
პირველი, ვინც თხევადი კრისტალები აღმოაჩინა, იყო ავსტრიელი ბოტანიკოსი რეინიცერი. მის მიერ სინთეზირებული ახალი ნივთიერების, ქოლესტერინის ბენზოატის გამოკვლევის შედეგად, მან აღმოაჩინა, რომ 145 ° C ტემპერატურაზე ამ ნივთიერების კრისტალები დნება და წარმოქმნის ბუნდოვან სითხეს, რომელიც ძლიერად აფანტავს სინათლეს. როდესაც გათბობა გრძელდება, 179 ° C ტემპერატურის მიღწევისას, სითხე იწმინდება, ანუ ის იწყებს ოპტიკურ ქცევას, როგორც ჩვეულებრივი სითხე, მაგალითად წყალი. ქოლესტერინის ბენზოატმა გამოავლინა მოულოდნელი თვისებები მოღრუბლულ ფაზაში. ამ ფაზის პოლარიზებული მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლისას, რეი-ნიცერმა აღმოაჩინა, რომ მას აქვს ორმხრივი შეფერხება. ეს ნიშნავს, რომ სინათლის გარდატეხის ინდექსი, ანუ სინათლის სიჩქარე ამ ფაზაში, დამოკიდებულია პოლარიზაციაზე.

9. თხევადი- ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც აერთიანებს მყარი მდგომარეობის მახასიათებლებს (მოცულობის შეკავება, გარკვეული დაჭიმვის სიმტკიცე) და აირისებრი (ფორმის ცვალებადობა). სითხეს ახასიათებს ნაწილაკების (მოლეკულები, ატომები) განლაგების მოკლე დიაპაზონის წესრიგი და მოლეკულების თერმული მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიასა და მათი პოტენციური ურთიერთქმედების ენერგიაში მცირე განსხვავება. სითხის მოლეკულების თერმული მოძრაობა შედგება რხევებისგან წონასწორობის პოზიციებზე და შედარებით იშვიათი გადახტომებისაგან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე, რაც დაკავშირებულია სითხის სითხესთან.

10. სუპერკრიტიკული სითხე(SCF) - ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომლის დროსაც ქრება განსხვავება თხევადი და აირის ფაზებს შორის. ნებისმიერი ნივთიერება კრიტიკულ წერტილზე ზემოთ ტემპერატურასა და წნევაზე არის სუპერკრიტიკული სითხე. სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერების თვისებები შუალედურია მის თვისებებს შორის გაზსა და თხევად ფაზებში. ასე რომ, SCF-ს აქვს მაღალი სიმკვრივე, სითხესთან ახლოს და დაბალი სიბლანტე, როგორც აირები. ამ შემთხვევაში დიფუზიის კოეფიციენტს აქვს შუალედური მნიშვნელობა სითხესა და გაზს შორის. სუპერკრიტიკული ნივთიერებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ორგანული გამხსნელების შემცვლელი ლაბორატორიულ და სამრეწველო პროცესებში. სუპერკრიტიკულმა წყალმა და სუპერკრიტიკულმა ნახშირორჟანგმა მიიღო ყველაზე დიდი ინტერესი და განაწილება გარკვეულ თვისებებთან დაკავშირებით.
სუპერკრიტიკული მდგომარეობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ნივთიერებების დაშლის უნარი. სითხის ტემპერატურის ან წნევის შეცვლით, შეგიძლიათ შეცვალოთ მისი თვისებები ფართო დიაპაზონში. ასე რომ, შეგიძლიათ მიიღოთ სითხე, რომელიც თვისებებით ახლოს არის სითხესთან ან გაზთან. ამრიგად, სითხის დაშლის უნარი იზრდება სიმკვრივის მატებასთან ერთად (მუდმივ ტემპერატურაზე). ვინაიდან სიმკვრივე იზრდება წნევის მატებასთან ერთად, წნევის შეცვლამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს სითხის დაშლის უნარზე (მუდმივ ტემპერატურაზე). ტემპერატურის შემთხვევაში, სითხის თვისებების შური გარკვეულწილად უფრო რთულია - მუდმივი სიმკვრივის დროს, სითხის დაშლის უნარიც იზრდება, თუმცა, კრიტიკულ წერტილთან ახლოს, ტემპერატურის უმნიშვნელო მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს მკვეთრი სიმკვრივის ვარდნა და, შესაბამისად, დაშლის უნარი. სუპერკრიტიკული სითხეები განუსაზღვრელი დროით ერევა ერთმანეთს, ამიტომ, როდესაც ნარევის კრიტიკულ წერტილს მიაღწევს, სისტემა ყოველთვის ერთფაზიანი იქნება. ორობითი ნარევის სავარაუდო კრიტიკული ტემპერატურა შეიძლება გამოითვალოს ნივთიერებების კრიტიკული პარამეტრების საშუალო არითმეტიკული სახით Tc (მიქსი) = (მოლური ფრაქცია A) x TcA + (მოლური ფრაქცია B) x TcB.

11. აირისებრი- (ფრანგული gaz, ბერძნული ქაოსიდან - ქაოსი), მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომლის დროსაც მისი ნაწილაკების (მოლეკულები, ატომები, იონები) თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია მნიშვნელოვნად აღემატება მათ შორის ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას და ამიტომ ნაწილაკები თავისუფლად მოძრაობენ, თანაბრად ავსებენ, გარე ველების არარსებობის შემთხვევაში, მათთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას.

12. პლაზმა- (ბერძნულიდან. Plasma - გამოძერწილი, ფორმის), მატერიის მდგომარეობა, რომელიც არის იონიზებული აირი, რომელშიც დადებითი და უარყოფითი მუხტების კონცენტრაციები თანაბარია (კვაზინეიტრალობა). სამყაროს ნივთიერების დიდი ნაწილი პლაზმის მდგომარეობაშია: ვარსკვლავები, გალაქტიკური ნისლეულები და ვარსკვლავთშორისი გარემო. პლაზმა დედამიწის მახლობლად არსებობს მზის ქარის, მაგნიტოსფეროს და იონოსფეროს სახით. მაღალი ტემპერატურის პლაზმა (T ~ 106 - 108K) დეიტერიუმის და ტრიტიუმის ნარევიდან გამოკვლეულია კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის მიზნით. დაბალტემპერატურული პლაზმა (T Ј 105K) გამოიყენება სხვადასხვა გაზგამშვებ მოწყობილობებში (გაზის ლაზერები, იონური მოწყობილობები, MHD გენერატორები, პლაზმატრონები, პლაზმური ძრავები და ა.შ.), ასევე ტექნოლოგიაში (იხ. პლაზმის მეტალურგია, პლაზმური ბურღვა, პლაზმური ტექნოლოგია)...

13. გადაგვარებული ნივთიერება- არის შუალედური ეტაპი პლაზმასა და ნეიტრონიუმს შორის. ის შეინიშნება თეთრ ჯუჯებში და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ვარსკვლავების ევოლუციაში. როდესაც ატომები უკიდურესად მაღალი ტემპერატურისა და წნევის ქვეშ არიან, ისინი კარგავენ ელექტრონებს (ისინი გადადიან ელექტრონულ გაზში). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი მთლიანად იონიზირებულია (პლაზმა). ასეთი გაზის (პლაზმის) წნევა განისაზღვრება ელექტრონების წნევით. თუ სიმკვრივე ძალიან მაღალია, ყველა ნაწილაკი იძულებულია მიუახლოვდეს ერთმანეთს. ელექტრონები შეიძლება იყოს გარკვეული ენერგიების მქონე მდგომარეობებში და ორ ელექტრონს არ შეიძლება ჰქონდეს იგივე ენერგია (თუ მათი სპინები საპირისპირო არ არის). ამრიგად, მკვრივ გაზში, ენერგიის ყველა ქვედა დონე ივსება ელექტრონებით. ასეთ გაზს დეგენერატი ეწოდება. ამ მდგომარეობაში ელექტრონები აჩვენებენ ელექტრონის დეგენერაციულ წნევას, რომელიც ეწინააღმდეგება მიზიდულობის ძალებს.

14. ნეიტრონიუმი- აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მატერია გადადის ულტრამაღალი წნევით, რაც ლაბორატორიაში მიუწვდომელია, მაგრამ არსებობს ნეიტრონული ვარსკვლავების შიგნით. ნეიტრონულ მდგომარეობაში გადასვლისას ნივთიერების ელექტრონები ურთიერთქმედებენ პროტონებთან და გადაიქცევიან ნეიტრონად. შედეგად, ნეიტრონის მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება მთლიანად შედგება ნეიტრონებისაგან და აქვს ბირთვული რიგის სიმკვრივე. ამ შემთხვევაში, ნივთიერების ტემპერატურა არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი (ენერგიის ეკვივალენტში, არაუმეტეს ასი მევ).
ტემპერატურის ძლიერი მატებით (ასობით MeV და ზემოთ), სხვადასხვა მეზონები იწყებენ წარმოქმნას და განადგურებას ნეიტრონულ მდგომარეობაში. ტემპერატურის შემდგომი მატებასთან ერთად, ხდება დეკონსინაცია და ნივთიერება გადადის კვარკ-გლუონის პლაზმის მდგომარეობაში. ის აღარ შედგება ჰადრონებისგან, არამედ კვარკებისა და გლუონებისგან, რომლებიც მუდმივად იბადებიან და ქრება.

15. კვარკ-გლუონური პლაზმა(ქრომოპლაზმა) - მატერიის საერთო მდგომარეობა მაღალი ენერგიის ფიზიკაში და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, რომელშიც ჰადრონული მატერია გადადის მსგავს მდგომარეობაში, რომელშიც ელექტრონები და იონები არიან ჩვეულებრივ პლაზმაში.
ჩვეულებრივ ჰადრონებში მატერია ე.წ უფერო ("თეთრ") მდგომარეობაშია. ანუ, სხვადასხვა ფერის კვარკები ანადგურებენ ერთმანეთს. ჩვეულებრივ მატერიას აქვს მსგავსი მდგომარეობა - როდესაც ყველა ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია, ე.ი.
მათში დადებითი მუხტები ანაზღაურდება უარყოფითით. მაღალ ტემპერატურაზე შეიძლება მოხდეს ატომების იონიზაცია, ხოლო მუხტები განცალკევებულია და ნივთიერება ხდება, როგორც ამბობენ, "კვაზინეიტრალური". ანუ მატერიის მთლიანი ღრუბელი რჩება ნეიტრალური და მისი ცალკეული ნაწილაკები წყვეტენ ნეიტრალურობას. ზუსტად იგივე, როგორც ჩანს, შეიძლება მოხდეს ჰადრონულ მატერიასთან დაკავშირებით - ძალიან მაღალი ენერგიების დროს ფერი გამოიყოფა და მატერიას "კვაზი-უფერო" ხდის.
სავარაუდოდ, სამყაროს ნივთიერება დიდი აფეთქების შემდეგ პირველ მომენტებში კვარკ-გლუონის პლაზმის მდგომარეობაში იყო. ახლა კვარკ-გლუონური პლაზმა შეიძლება მცირე ხნით წარმოიქმნას ძალიან მაღალი ენერგიის ნაწილაკების შეჯახებით.
კვარკ-გლუონური პლაზმა ექსპერიმენტულად იქნა მიღებული ბრუკჰავენის ეროვნულ ლაბორატორიაში RHIC ამაჩქარებელზე 2005 წელს. პლაზმის მაქსიმალური ტემპერატურა 4 ტრილიონი გრადუსი ცელსიუსით მიღწეული იქნა იქ 2010 წლის თებერვალში.

16. უცნაური ნივთიერება- აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მატერია შეკუმშულია სიმკვრივის ზღვრულ მნიშვნელობებამდე, ის შეიძლება არსებობდეს "კვარკის სუპის" სახით. ამ მდგომარეობაში მატერიის კუბური სანტიმეტრი მილიარდ ტონას იწონის; უფრო მეტიც, ნებისმიერ ნორმალურ ნივთიერებას, რომელთანაც ის შედის კონტაქტში, გარდაქმნის იმავე „უცნაურ“ ფორმაში მნიშვნელოვანი რაოდენობის ენერგიის გამოყოფით.
ენერგია, რომელიც შეიძლება გამოთავისუფლდეს ვარსკვლავის ბირთვის მატერიის "უცნაურ მატერიად" გარდაქმნის დროს, გამოიწვევს "კვარკ ნოვას" სუპერძლიერ აფეთქებას - და, ლეჰისა და ვაიდის აზრით, სწორედ მისმა ასტრონომებმა დააკვირდნენ. 2006 წლის სექტემბერში.
ამ ნივთიერების წარმოქმნის პროცესი ჩვეულებრივი სუპერნოვათი დაიწყო, რომელშიც მასიური ვარსკვლავი გადაიქცა. პირველი აფეთქების შედეგად წარმოიქმნა ნეიტრონული ვარსკვლავი. მაგრამ, ლეაჰისა და უიედის აზრით, ის დიდხანს არ გაგრძელებულა - რადგან მისი ბრუნვა თითქოს შენელდა საკუთარი მაგნიტური ველის გამო, მან დაიწყო კიდევ უფრო შეკუმშვა, "უცნაური მატერიის" შედედების წარმოქმნით, რამაც გამოიწვია კიდევ უფრო ძლიერი ვიდრე ჩვეულებრივი სუპერნოვას აფეთქება, ენერგიის განთავისუფლება - და ყოფილი ნეიტრონული ვარსკვლავის ნივთიერების გარე ფენები, რომლებიც იფანტება მიმდებარე სივრცეში სინათლის სიჩქარესთან ახლოს სიჩქარით.

17. ძლიერ სიმეტრიული ნივთიერებაარის ნივთიერება ისე შეკუმშული, რომ მის შიგნით არსებული მიკრონაწილაკები ერთმანეთზე ფენიან და თავად სხეული იშლება შავი ხვრელი... ტერმინი „სიმეტრია“ ასე აიხსნება: ავიღოთ სკოლიდან ყველასთვის ცნობილი მატერიის საერთო მდგომარეობები – მყარი, თხევადი, აირისებრი. განსაზღვრულობისთვის განიხილეთ იდეალური უსასრულო კრისტალი, როგორც მყარი. მას აქვს გარკვეული ეგრეთ წოდებული დისკრეტული სიმეტრია გადაცემის მიმართ. ეს ნიშნავს, რომ თუ ბროლის გისოსს ორ ატომს შორის ინტერვალის ტოლი მანძილით გადაიტანთ, მასში არაფერი შეიცვლება – ბროლი თავის თავს დაემთხვევა. თუ კრისტალი დნება, მაშინ მიღებული სითხის სიმეტრია განსხვავებული იქნება: ის გაიზრდება. კრისტალში ეკვივალენტური იყო მხოლოდ წერტილები, რომლებიც დაშორებული იყო ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე, ეგრეთ წოდებული ბროლის ბადის კვანძები, რომლებშიც იდენტური ატომები იყო.
სითხე ერთგვაროვანია მთელი მოცულობით, მისი ყველა წერტილი ერთმანეთისგან არ განსხვავდება. ეს ნიშნავს, რომ სითხე შეიძლება გადაადგილდეს ნებისმიერ თვითნებურ მანძილზე (და არა მხოლოდ გარკვეულ დისკრეტზე, როგორც კრისტალში) ან ბრუნავს ნებისმიერი თვითნებური კუთხით (რაც საერთოდ არ შეიძლება გაკეთდეს კრისტალებში) და ის დაემთხვევა თავის თავს. მისი სიმეტრიის ხარისხი უფრო მაღალია. გაზი კიდევ უფრო სიმეტრიულია: სითხე იკავებს გარკვეულ მოცულობას ჭურჭელში და ასიმეტრია შეინიშნება ჭურჭლის შიგნით, სადაც სითხეა და წერტილები, სადაც ის არ არის. გაზი იკავებს მისთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას და ამ თვალსაზრისით, მისი ყველა წერტილი ერთმანეთისგან არ განსხვავდება. თუმცა აქ უფრო სწორი იქნება ვისაუბროთ არა წერტილებზე, არამედ მცირე, მაგრამ მაკროსკოპულ ელემენტებზე, რადგან მიკროსკოპულ დონეზე მაინც არის განსხვავებები. მოცემულ დროს ზოგიერთ მომენტში არის ატომები ან მოლეკულები, ზოგი კი არა. სიმეტრია შეინიშნება მხოლოდ საშუალოდ, ან მაკროსკოპული მოცულობის პარამეტრებზე, ან დროთა განმავლობაში.
მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის მყისიერი სიმეტრია მიკროსკოპულ დონეზე. თუ ნივთიერება შეკუმშულია ძალიან ძლიერად, ზეწოლამდე, რომელიც მიუღებელია ყოველდღიურ ცხოვრებაში, შეკუმშეთ ისე, რომ ატომები დაიმსხვრა, მათი ჭურვები შეაღწიეს ერთმანეთში და ბირთვებმა დაიწყეს შეხება, სიმეტრია წარმოიქმნება მიკროსკოპულ დონეზე. ყველა ბირთვი ერთნაირია და დაჭერილია ერთმანეთზე, არ არის მხოლოდ ატომთაშორისი, არამედ ბირთვთაშორისი მანძილიც და ნივთიერება ხდება ერთგვაროვანი (უცნაური ნივთიერება).
მაგრამ ასევე არსებობს სუბმიკროსკოპული დონე. ბირთვები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებიც მოძრაობენ ბირთვის შიგნით. მათ შორის ასევე არის გარკვეული სივრცე. თუ გააგრძელებთ დაწნეხილს ისე, რომ ბირთვებიც დაიმსხვრა, ნუკლეონები მჭიდროდ დააჭერენ ერთმანეთს. შემდეგ სუბმიკროსკოპიულ დონეზე გამოჩნდება სიმეტრია, რომელიც ჩვეულებრივი ბირთვების შიგნითაც კი არ არის.
რაც ითქვა, შეიძლება დავინახოთ საკმაოდ გარკვეული ტენდენცია: რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა და რაც უფრო მაღალია წნევა, მით უფრო სიმეტრიული ხდება ნივთიერება. ამ მოსაზრებებიდან გამომდინარე, მაქსიმუმ შეკუმშულ ნივთიერებას ძლიერ სიმეტრიულს უწოდებენ.

18. სუსტად სიმეტრიული ნივთიერება- მდგომარეობა, რომელიც ეწინააღმდეგება ძლიერ სიმეტრიულ ნივთიერებას თავისი თვისებებით, რომელიც იმყოფებოდა ძალიან ადრეულ სამყაროში პლანკის ტემპერატურასთან ახლოს ტემპერატურაზე, შესაძლოა დიდი აფეთქებიდან 10-12 წამის შემდეგ, როდესაც ძლიერი, სუსტი და ელექტრომაგნიტური ძალები იყო ერთიანი. ზესახელმწიფო. ამ მდგომარეობაში მატერია იმდენად შეკუმშულია, რომ მისი მასა იქცევა ენერგიად, რომელიც იწყებს ზემოქმედებას, ანუ უსასრულოდ გაფართოებას. ჯერ არ არის შესაძლებელი ენერგიების მიღწევა ზეძალაუფლების ექსპერიმენტული მოპოვებისთვის და მატერიის ამ ფაზაში გადაცემისთვის ხმელეთის პირობებში, თუმცა ასეთი მცდელობები გაკეთდა დიდ ადრონულ კოლაიდერზე ადრეული სამყაროს შესასწავლად. ამ ნივთიერების შემადგენელ სუპერძალის შემადგენლობაში გრავიტაციული ურთიერთქმედების არარსებობის გამო, სუპერძალა არ არის საკმარისად სიმეტრიული სუპერსიმეტრიულ ძალასთან შედარებით, რომელიც შეიცავს 4-ვე სახის ურთიერთქმედებას. ამიტომ, აგრეგაციის ამ მდგომარეობამ მიიღო ასეთი სახელი.

19. სხივის მატერია- ეს, ფაქტობრივად, აღარ არის ნივთიერება, არამედ ენერგია მისი სუფთა სახით. თუმცა, ეს არის აგრეგაციის ჰიპოთეტური მდგომარეობა, რომელსაც სხეული მიიღებს, როდესაც ის სინათლის სიჩქარეს მიაღწევს. მისი მიღება ასევე შესაძლებელია სხეულის გაცხელებით პლანკის ტემპერატურამდე (1032K), ანუ ნივთიერების მოლეკულების სინათლის სიჩქარემდე აჩქარებით. როგორც ფარდობითობის თეორიიდან ირკვევა, 0,99 წმ-ზე მეტი სიჩქარის მიღწევისას, სხეულის მასა გაცილებით სწრაფად იწყებს ზრდას, ვიდრე „ნორმალური“ აჩქარების დროს, გარდა ამისა, სხეული აგრძელებს, თბება, ანუ იწყებს გამოსხივებას. ინფრაწითელ სპექტრში. 0,999 წამის ზღურბლის გადალახვისას სხეული მკვეთრად იცვლება და იწყებს სწრაფ ფაზურ გადასვლას სხივების მდგომარეობამდე. როგორც აინშტაინის ფორმულიდან ჩანს, სრული სახით, საბოლოო ნივთიერების მზარდი მასა შედგება მასებისგან, რომლებიც გამოყოფილია სხეულისგან თერმული, რენტგენის, ოპტიკური და სხვა გამოსხივების სახით, რომელთაგან თითოეულის ენერგია აღწერილია. ფორმულაში შემდეგი ტერმინით. ამრიგად, სხეული, რომელიც უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს, დაიწყებს გამოსხივებას ყველა სპექტრში, გაიზრდება სიგრძეში და დროში შენელდება, თხელდება პლანკის სიგრძემდე, ანუ, c სიჩქარის მიღწევის შემდეგ, სხეული გადაიქცევა უსასრულოდ გრძელი და წვრილი სხივი, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარით და შედგება ფოტონებისაგან, რომლებსაც სიგრძე არ აქვთ და მისი უსასრულო მასა მთლიანად გარდაიქმნება ენერგიად. ამიტომ, ასეთ ნივთიერებას სხივი ეწოდება.

მატერიის მდგომარეობა

ნივთიერება- ნაწილაკების რეალურად არსებული ნაკრები, რომლებიც დაკავშირებულია ქიმიური ბმებით და გარკვეულ პირობებში იმყოფება ერთ-ერთ აგრეგატულ მდგომარეობაში. ნებისმიერი ნივთიერება შედგება ნაწილაკების ძალიან დიდი რაოდენობის კოლექციისგან: ატომები, მოლეკულები, იონები, რომლებიც შეიძლება გაერთიანდეს ერთმანეთთან ასოცირებულებად, რომელსაც ასევე უწოდებენ აგრეგატებს ან კლასტერებს. ასოციაციებში ნაწილაკების ტემპერატურისა და ქცევის მიხედვით (ნაწილაკების ურთიერთგანლაგება, მათი რიცხვი და ურთიერთქმედება ასოცირებულში, აგრეთვე ასოციაციების განაწილება სივრცეში და მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან), ნივთიერება შეიძლება იყოს ორ ძირითად მდგომარეობაში. აგრეგაცია - კრისტალური (მყარი) ან აირისებრი,და აგრეგაციის გარდამავალ მდგომარეობებში - ამორფული (მყარი), თხევადი კრისტალი, თხევადი და ორთქლი.აგრეგაციის მყარი, თხევადი კრისტალური და თხევადი მდგომარეობები კონდენსირებულია, ხოლო ორთქლისა და აირისებრი მდგომარეობები ძლიერ გამონადენია.

ფაზაარის ერთგვაროვანი მიკრორეგიონების ერთობლიობა, რომელიც ხასიათდება ნაწილაკების ერთნაირი მოწესრიგებითა და კონცენტრაციით და ჩასმულია ნივთიერების მაკროსკოპულ მოცულობაში, რომელიც შემოსაზღვრულია ინტერფეისით. ამ გაგებით, ფაზა დამახასიათებელია მხოლოდ კრისტალური და აირისებრი მდგომარეობების მქონე ნივთიერებებისთვის, ვინაიდან ეს არის აგრეგაციის ერთგვაროვანი მდგომარეობები.

მეტაფაზაარის განსხვავებული მიკრორეგიონების ერთობლიობა, რომელიც განსხვავდება ერთმანეთისგან ნაწილაკების მოწესრიგების ხარისხით ან მათი კონცენტრაციით და ჩასმულია ნივთიერების მაკროსკოპულ მოცულობაში, რომელიც შემოსაზღვრულია ინტერფეისით. ამ გაგებით, მეტაფაზა დამახასიათებელია მხოლოდ აგრეგაციის ჰეტეროგენული გარდამავალი მდგომარეობების მქონე ნივთიერებებისთვის. სხვადასხვა ფაზები და მეტაფაზები შეიძლება შერეულ იქნას ერთმანეთში, ქმნიან ერთ მთლიან მდგომარეობას და შემდეგ მათ შორის ინტერფეისი არ არსებობს.

როგორც წესი, არ არის გამიჯნული „მიწის“ და „გარდამავალი“ აგრეგატული მდგომარეობების ცნებები. "აგრეგაციის მდგომარეობის", "ფაზის" და "მეზოფაზის" ცნებები ხშირად გამოიყენება ურთიერთშემცვლელად. მიზანშეწონილია განიხილოს ნივთიერებების მდგომარეობის ხუთი შესაძლო საერთო მდგომარეობა: მყარი, თხევადი კრისტალი, თხევადი, ორთქლი, აირისებრი.ერთი ფაზიდან მეორე ფაზაში გადასვლას ეწოდება პირველი რიგის და მეორე რიგის ფაზაში გადასვლა. პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები ხასიათდება:

ფიზიკური სიდიადის მკვეთრი ცვლილება, რომელიც აღწერს მატერიის მდგომარეობას (მოცულობა, სიმკვრივე, სიბლანტე და ა.შ.);

გარკვეული ტემპერატურა, რომლის დროსაც ხდება ეს ფაზის გადასვლა

გარკვეული სითბო, რომელიც ახასიათებს ამ გადასვლას, რადგან მოლეკულათაშორისი ბმები გატეხილია.

პირველი ტიპის ფაზური გადასვლები შეინიშნება აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორე აგრეგაციის მდგომარეობაზე გადასვლისას. მეორე ტიპის ფაზური გადასვლები შეიმჩნევა ნაწილაკების მოწესრიგების ცვლილებით ერთ აგრეგატულ მდგომარეობაში, რაც ხასიათდება:

ნივთიერების ფიზიკური თვისებების თანდათანობითი ცვლილება;

ნივთიერების ნაწილაკების მოწესრიგების ცვლილება გარე ველების გრადიენტის გავლენის ქვეშ ან გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელსაც ეწოდება ფაზური გადასვლის ტემპერატურა;

მეორე რიგის ფაზური გადასვლების სითბო ტოლია და ახლოს არის ნულთან.

პირველი და მეორე რიგის ფაზურ გადასვლებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ პირველი რიგის გადასვლები, უპირველეს ყოვლისა, ცვლის სისტემის ნაწილაკების ენერგიას, ხოლო მეორე რიგის გადასვლის შემთხვევაში, ნაწილაკების მოწესრიგებას. სისტემის.

ნივთიერების გადასვლას მყარი მდგომარეობიდან თხევადში ეწოდება დნობისდა ახასიათებს დნობის წერტილი. ნივთიერების გადასვლას თხევადი მდგომარეობიდან ორთქლის მდგომარეობაში ეწოდება აორთქლებადა ახასიათებს დუღილის წერტილი. დაბალი მოლეკულური წონის და სუსტი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ზოგიერთი ნივთიერებისთვის შესაძლებელია პირდაპირი გადასვლა მყარიდან ორთქლის მდგომარეობით, თხევადი მდგომარეობის გვერდის ავლით. ამ გადასვლას ე.წ სუბლიმაცია.ყველა ეს პროცესი შეიძლება საპირისპირო მიმართულებითაც წარიმართოს: შემდეგ მათ უწოდებენ გაყინვა, კონდენსაცია, დესუბლიმაცია.

ნივთიერებები, რომლებიც არ იშლება დნობისა და დუღილის დროს, ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით შეიძლება იყოს აგრეგაციის ოთხივე მდგომარეობაში.

მყარი მდგომარეობა

საკმარისად დაბალ ტემპერატურაზე თითქმის ყველა ნივთიერება მყარ მდგომარეობაშია. ამ მდგომარეობაში ნივთიერების ნაწილაკებს შორის მანძილი შედარებულია თავად ნაწილაკების ზომასთან, რაც უზრუნველყოფს მათ ძლიერ ურთიერთქმედებას და მათი პოტენციური ენერგიის მნიშვნელოვან ჭარბს კინეტიკურ ენერგიაზე.. მყარი ნაწილაკების მოძრაობა შეზღუდულია მხოლოდ. მცირე ვიბრაციებითა და ბრუნვებით იმ პოზიციის მიმართ, რომელსაც ისინი იკავებენ და მათ არ აქვთ მთარგმნელობითი მოძრაობა ... ეს იწვევს ნაწილაკების განლაგების შინაგან მოწესრიგებას. მაშასადამე, მყარ სხეულებს ახასიათებთ საკუთარი ფორმა, მექანიკური სიძლიერე, მუდმივი მოცულობა (ისინი პრაქტიკულად შეკუმშვადია). ნაწილაკების მოწესრიგების ხარისხის მიხედვით, მყარი იყოფა კრისტალური და ამორფული.

კრისტალური ნივთიერებები ხასიათდება წესრიგის არსებობით ყველა ნაწილაკების განლაგებაში. კრისტალური ნივთიერებების მყარი ფაზა შედგება ნაწილაკებისგან, რომლებიც ქმნიან ერთგვაროვან სტრუქტურას, რომელიც ხასიათდება ერთი და იგივე უჯრედის მკაცრი განმეორებით ყველა მიმართულებით. ბროლის ერთეული უჯრედი ახასიათებს სამგანზომილებიან პერიოდულობას ნაწილაკების განლაგებაში, ე.ი. მისი ბროლის გისოსი. კრისტალური გისოსები კლასიფიცირდება ნაწილაკების ტიპის მიხედვით, რომლებიც ქმნიან კრისტალს და მათ შორის მიზიდულობის ძალებს.

ბევრ კრისტალურ ნივთიერებას, პირობებიდან გამომდინარე (ტემპერატურა, წნევა), შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურა. ამ ფენომენს ე.წ პოლიმორფიზმი.ნახშირბადის ცნობილი პოლიმორფული მოდიფიკაციები: გრაფიტი, ფულერენი, ბრილიანტი, კარბინი.

ამორფული (უფორმო) ნივთიერებები.ეს მდგომარეობა დამახასიათებელია პოლიმერებისთვის. გრძელი მოლეკულები ადვილად იღუნება და ირევა სხვა მოლეკულებთან, რაც იწვევს ნაწილაკების არარეგულარულ განლაგებას.

განსხვავება ამორფულ და კრისტალურ ნაწილაკებს შორის:

იზოტროპია - სხეულის ან გარემოს ერთი და იგივე ფიზიკური და ქიმიური თვისებები ყველა მიმართულებით, ე.ი. თვისებების დამოუკიდებლობა მიმართულებისგან;

არ არის ფიქსირებული დნობის წერტილი.

შუშას, შედებულ სილიციუმს და ბევრ პოლიმერს აქვს ამორფული სტრუქტურა. ამორფული ნივთიერებები ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე კრისტალური და ამიტომ ნებისმიერ ამორფულ სხეულს შეუძლია საბოლოოდ გადავიდეს ენერგიულად უფრო სტაბილურ მდგომარეობაში - კრისტალურ მდგომარეობაში.

თხევადი მდგომარეობა

ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ნაწილაკების თერმული ვიბრაციების ენერგია და თითოეული ნივთიერებისთვის არის ტემპერატურა, საიდანაც თერმული ვიბრაციების ენერგია აღემატება ობლიგაციების ენერგიას. ნაწილაკებს შეუძლიათ განახორციელონ სხვადასხვა მოძრაობა, მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. ისინი კვლავ კონტაქტში რჩებიან, თუმცა ნაწილაკების სწორი გეომეტრიული სტრუქტურა ირღვევა – ნივთიერება თხევად მდგომარეობაში არსებობს. ნაწილაკების მობილურობის გამო თხევადი მდგომარეობა ხასიათდება ბრაუნის მოძრაობით, ნაწილაკების დიფუზიით და აქროლადობით. სითხის მნიშვნელოვანი თვისებაა სიბლანტე, რომელიც ახასიათებს ასოციაციურ ძალებს, რომლებიც აფერხებენ სითხის თავისუფალ დინებას.

სითხეები იკავებენ შუალედურ ადგილს ნივთიერებების აირისებრ და მყარ მდგომარეობას შორის. უფრო მოწესრიგებული სტრუქტურა, ვიდრე აირი, მაგრამ ნაკლებად, ვიდრე მყარი.

ორთქლი და აირისებრი მდგომარეობა

ორთქლის აირისებრი მდგომარეობა ჩვეულებრივ არ გამოირჩევა.

გაზი - ეს არის უაღრესად განმუხტვის ერთგვაროვანი სისტემა, რომელიც შედგება ერთმანეთისგან შორს მოშორებული ცალკეული მოლეკულებისგან, რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს ერთ დინამიურ ფაზად.

ორთქლი - ეს არის უაღრესად გამონადენი არაჰომოგენური სისტემა, რომელიც წარმოადგენს მოლეკულებისა და ამ მოლეკულებისგან შემდგარი არასტაბილური მცირე ასოციაციების ნარევს.

მოლეკულური კინეტიკური თეორია ხსნის იდეალური აირის თვისებებს შემდეგ დებულებებზე დაყრდნობით: მოლეკულები ახორციელებენ უწყვეტ შემთხვევით მოძრაობას; გაზის მოლეკულების მოცულობა უმნიშვნელოა ინტერმოლეკულურ დისტანციებთან შედარებით; გაზის მოლეკულებს შორის არ არსებობს მიზიდულობის ან მოგერიების ძალები; გაზის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია მისი აბსოლუტური ტემპერატურის პროპორციულია. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების უმნიშვნელო და დიდი თავისუფალი მოცულობის არსებობის გამო, გაზებს ახასიათებთ თერმული მოძრაობისა და მოლეკულური დიფუზიის მაღალი სიჩქარე, მოლეკულების სურვილი დაიკავონ მაქსიმალური მოცულობა, ასევე მაღალი შეკუმშვა.

იზოლირებული გაზფაზური სისტემა ხასიათდება ოთხი პარამეტრით: წნევა, ტემპერატურა, მოცულობა, ნივთიერების რაოდენობა. ამ პარამეტრებს შორის კავშირი აღწერილია მდგომარეობის იდეალური გაზის განტოლებით:

R = 8,31 კჯ / მოლი არის უნივერსალური გაზის მუდმივი.

ამ განყოფილებაში ჩვენ განვიხილავთ აგრეგატი სახელმწიფოები, რომელშიც ბინადრობს მიმდებარე მატერია და მატერიის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც თან ახლავს თითოეულ აგრეგატულ მდგომარეობას.

1. მყარი მდგომარეობა,

2. თხევადი მდგომარეობადა

3. აირისებრი მდგომარეობა.

აგრეგაციის მეოთხე მდგომარეობა ხშირად გამოირჩევა - პლაზმური.

ზოგჯერ, პლაზმური მდგომარეობა განიხილება როგორც აირისებრი მდგომარეობა.

პლაზმა - ნაწილობრივ ან სრულად იონიზირებული გაზი, ყველაზე ხშირად არსებობს მაღალ ტემპერატურაზე.

პლაზმაარის მატერიის ყველაზე გავრცელებული მდგომარეობა სამყაროში, ვინაიდან ვარსკვლავების მატერია ამ მდგომარეობაშია.

თითოეულისთვის აგრეგატული მდგომარეობადამახასიათებელი ნიშნები ნივთიერების ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ბუნებაში, რაც გავლენას ახდენს მის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე.

თითოეული ნივთიერება შეიძლება იყოს აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში. საკმარისად დაბალ ტემპერატურაზე, ყველა ნივთიერება შედის მყარი მდგომარეობა... მაგრამ როგორც ისინი თბება, ისინი გახდებიან სითხეები, მაშინ გაზები... შემდგომი გაცხელებისას ისინი იონიზდებიან (ატომები კარგავენ ელექტრონების ნაწილს) და გადადიან მდგომარეობაში პლაზმური.

გაზი

აირისებრი მდგომარეობა( Dutch.gas-დან, ბრუნდება ძველ ბერძნულზე. Χάος ) ხასიათდება ძალიან სუსტი ბმებით მის შემადგენელ ნაწილაკებს შორის.

მოლეკულები ან ატომები, რომლებიც ქმნიან გაზს, ქაოტურად მოძრაობენ და დროის უმეტეს ნაწილს ისინი ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე არიან (მათ ზომასთან შედარებით). ამიტომ გაზის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ძალები უმნიშვნელოა.

გაზის მთავარი მახასიათებელიარის ის, რომ ის ავსებს მთელ არსებულ სივრცეს ზედაპირის ფორმირების გარეშე. აირები ყოველთვის შერეულია. გაზი არის იზოტროპული ნივთიერებაანუ მისი თვისებები მიმართულებისგან დამოუკიდებელია.

გრავიტაციული ძალების არარსებობის შემთხვევაში წნევაგაზის ყველა წერტილში ერთნაირია. გრავიტაციული ძალების ველში სიმკვრივე და წნევა არ არის ერთნაირი ყველა წერტილში, სიმაღლესთან ერთად მცირდება. შესაბამისად, სიმძიმის ველში აირის ნარევი არაერთგვაროვანი ხდება. მძიმე აირებიმიდრეკილება იძირებოდეს უფრო დაბლა და უფრო ფილტვები- ახვიდეთ.

გაზს აქვს მაღალი შეკუმშვა- წნევის მატებასთან ერთად იზრდება მისი სიმკვრივე. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ისინი ფართოვდებიან.

შეკუმშვისას გაზი შეიძლება გადაიქცეს თხევადად, მაგრამ კონდენსაცია ხდება არა ნებისმიერ ტემპერატურაზე, არამედ კრიტიკულ ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე. კრიტიკული ტემპერატურა კონკრეტული გაზის მახასიათებელია და დამოკიდებულია მის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალებზე. ასე, მაგალითად, გაზი ჰელიუმიშეიძლება გათხევადდეს მხოლოდ დაბალ ტემპერატურაზე 4.2K.

არის აირები, რომლებიც გაციებისას გადადიან მყარ მდგომარეობაში, გვერდის ავლით თხევადი ფაზას. სითხის გაზად გადაქცევას აორთქლება ეწოდება, ხოლო მყარის პირდაპირ გაზად გარდაქმნას. სუბლიმაცია.

Მყარი

მყარი მდგომარეობააგრეგაციის სხვა მდგომარეობებთან შედარებით ხასიათდება ფორმის სტაბილურობით.

გამოარჩევენ კრისტალურიდა ამორფული მყარი.

მატერიის კრისტალური მდგომარეობა

მყარი სხეულების ფორმის სტაბილურობა განპირობებულია იმით, რომ მყარ მდგომარეობაში მყოფთა უმრავლესობას აქვს კრისტალური სტრუქტურა.

ამ შემთხვევაში ნივთიერების ნაწილაკებს შორის მანძილი მცირეა და მათ შორის ურთიერთქმედების ძალები დიდია, რაც განსაზღვრავს ფორმის სტაბილურობას.

ადვილია დარწმუნდე მრავალი მყარი ნივთიერების კრისტალურ სტრუქტურაში მატერიის ნაწილის გაყოფით და შედეგად მიღებული მოტეხილობის გამოკვლევით. ჩვეულებრივ, მოტეხილობაზე (მაგალითად, შაქარში, გოგირდში, ლითონებში და ა.

იმ შემთხვევებში, როდესაც კრისტალები ძალიან მცირეა, ნივთიერების კრისტალური სტრუქტურა შეიძლება დადგინდეს მიკროსკოპის გამოყენებით.

ბროლის ფორმები

თითოეული ნივთიერება იქმნება კრისტალებისრულიად განსაზღვრული ფორმის.

კრისტალური ფორმების მრავალფეროვნება შეიძლება შეჯამდეს შვიდ ჯგუფად:

1. ტრიკლინაია(პარალელეპიპედი),

2.მონოკლინიკა(პრიზმა ფუძეზე პარალელოგრამით),

3. რომბისებრი(მართკუთხა პარალელეპიპედი),

4. ტეტრაგონალური(მართკუთხა პარალელეპიპედი კვადრატით ძირში),

5. ტრიგონალური,

6. ექვსკუთხა(პრიზმა სწორი ცენტრით
ექვსკუთხედი),

7. კუბური(კუბი).

ბევრი ნივთიერება, კერძოდ რკინა, სპილენძი, ბრილიანტი, ნატრიუმის ქლორიდი, კრისტალიზდება კუბური სისტემა... ამ სისტემის უმარტივესი ფორმებია კუბი, ოქტაედრონი, ტეტრაედონი.

კრისტალიზდება მაგნიუმი, თუთია, ყინული, კვარცი ექვსკუთხა სისტემა... ამ სისტემის ძირითადი ფორმებია - ექვსკუთხა პრიზმები და ბიპირამიდა.

ბუნებრივი კრისტალები, ისევე როგორც ხელოვნური საშუალებებით მიღებული კრისტალები, იშვიათად შეესაბამება თეორიულ ფორმებს. ჩვეულებრივ, როდესაც გამდნარი ნივთიერება მყარდება, კრისტალები ერთად იზრდებიან და შესაბამისად, თითოეული მათგანის ფორმა მთლად სწორი არ არის.

თუმცა, რაც არ უნდა არათანაბრად მოხდეს ბროლის განვითარება, რაც არ უნდა დამახინჯდეს მისი ფორმა, კუთხეები, რომლებზეც ბროლის სახეები ერთი და იგივე ნივთიერებისთვის ერთმანეთს ემთხვევა, მუდმივი რჩება.

ანისოტროპია

კრისტალური სხეულების თვისებები არ შემოიფარგლება მხოლოდ კრისტალების ფორმით. მიუხედავად იმისა, რომ კრისტალში შემავალი ნივთიერება სრულიად ერთგვაროვანია, მისი მრავალი ფიზიკური თვისება - სიძლიერე, თბოგამტარობა, სინათლისადმი დამოკიდებულება და ა.შ. - ყოველთვის არ არის ერთნაირი ბროლის შიგნით სხვადასხვა მიმართულებით. კრისტალური ნივთიერებების ამ მნიშვნელოვან თვისებას ე.წ ანიზოტროპია.

კრისტალების შიდა სტრუქტურა. კრისტალური გისოსები.

ბროლის გარეგანი ფორმა ასახავს მის შინაგან სტრუქტურას და განპირობებულია კრისტალის შემადგენელი ნაწილაკების - მოლეკულების, ატომების ან იონების სწორი განლაგებით.

ეს მოწყობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ბროლის გისოსი- გისოსების ჩარჩო, რომელიც წარმოიქმნება სწორი ხაზების გადაკვეთით. ხაზების გადაკვეთის წერტილებში - გისოსების კვანძები- ნაწილაკების ცენტრები დევს.

ბროლის ბადის კვანძებში მდებარე ნაწილაკების ბუნებიდან და იმის მიხედვით, თუ რა ურთიერთქმედების ძალები ჭარბობს მოცემულ კრისტალში, განასხვავებენ შემდეგ ტიპებს. ბროლის გისოსები:

1.მოლეკულური,

2.ატომური,

3.იონურიდა

4.ლითონი.

მოლეკულური და ატომური გისოსები თანდაყოლილია კოვალენტური ბმის მქონე ნივთიერებებში, იონურ-იონურ ნაერთებში, ლითონებში - ლითონებში და მათ შენადნობებში.

ატომური კრისტალური გისოსები

ატომები ატომური გისოსების კვანძებშია... ისინი ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული კოვალენტური ბმა.

შედარებით ცოტაა ნივთიერებები ატომური გისოსებით. Ესენი მოიცავს ბრილიანტი, სილიკონიდა ზოგიერთი არაორგანული ნაერთი.

ეს ნივთიერებები ხასიათდება მაღალი სიმტკიცით, ისინი ცეცხლგამძლე და უხსნადია თითქმის ნებისმიერ გამხსნელში. ეს თვისებები განპირობებულია მათი სიძლიერით კოვალენტური ბმა.

მოლეკულური კრისტალური გისოსები

მოლეკულები განლაგებულია მოლეკულური გისოსების ადგილებში... ისინი ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული ინტერმოლეკულური ძალები.

არსებობს უამრავი ნივთიერება მოლეკულური გისოსებით. Ესენი მოიცავს არალითონებინახშირბადის და სილიციუმის გარდა, ყველა ორგანული ნაერთებიარაიონური კომუნიკაციით და ბევრი არაორგანული ნაერთი.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები გაცილებით სუსტია ვიდრე კოვალენტური ბმების ძალები, ამიტომ მოლეკულურ კრისტალებს აქვთ დაბალი სიმტკიცე, დნობა და აქროლადი.

იონური კრისტალური გისოსები

იონური გისოსების ადგილებზე განლაგებულია დადებითად და უარყოფითად დამუხტული იონების მონაცვლეობა... ისინი ერთმანეთთან ძალებით არიან დაკავშირებულნი ელექტროსტატიკური მიზიდულობა.

იონური ბმების მქონე ნაერთები, რომლებიც ქმნიან იონურ გისოსებს, მოიცავს მარილების უმეტესობა და რამდენიმე ოქსიდი.

ძალით იონური გისოსებიჩამოუვარდება ატომურს, მაგრამ აღემატება მოლეკულურს.

იონურ ნაერთებს აქვთ შედარებით მაღალი დნობის წერტილი. უმეტეს შემთხვევაში, მათი არასტაბილურობა არ არის დიდი.

ლითონის ბროლის გისოსები

ლითონის გისოსების ადგილებში არის ლითონის ატომები, რომელთა შორისაც ამ ატომებისთვის საერთო ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ.

ლითონების კრისტალურ ბადეებში თავისუფალი ელექტრონების არსებობამ შეიძლება ახსნას მათი მრავალი თვისება: პლასტიურობა, ელასტიურობა, მეტალის ბრწყინვალება, მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა.

კრისტალებში არის ნივთიერებები, რომელთა ნაწილაკებს შორის ორი სახის ურთიერთქმედება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ასე რომ, გრაფიტში ნახშირბადის ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია იმავე მიმართულებით. კოვალენტური ბმადა სხვებში - ლითონის... აქედან გამომდინარე, გრაფიტის გისოსი შეიძლება ჩაითვალოს როგორც ატომური, Და როგორ ლითონის.

ბევრ არაორგანულ ნაერთში, მაგალითად, ქ BeO, ZnS, CuCl, გისოსის კვანძებში მდებარე ნაწილაკებს შორის კავშირი ნაწილობრივია იონურიდა ნაწილობრივ კოვალენტური... აქედან გამომდინარე, ასეთი ნაერთების გისოსები შეიძლება ჩაითვალოს შუალედში იონურიდა ატომური.

მატერიის ამორფული მდგომარეობა

ამორფული ნივთიერებების თვისებები

მყარ ნაწილებს შორის არის ისეთებიც, რომელთა რღვევაში კრისტალების ნიშნები არ გვხვდება. მაგალითად, თუ ჩვეულებრივი შუშის ნაჭერს გახეთქავთ, მაშინ მისი მოტეხილობა გლუვი იქნება და, ბროლის მოტეხილობებისგან განსხვავებით, შემოიფარგლება არა ბრტყელი, არამედ ოვალური ზედაპირებით.

მსგავსი ნიმუში შეინიშნება ფისის, წებოს და ზოგიერთი სხვა ნივთიერების ნაჭრების გაყოფისას. მატერიის ამ მდგომარეობას ე.წ ამორფული.

განსხვავება შორის კრისტალურიდა ამორფულისხეულები განსაკუთრებით გამოხატულია გათბობისადმი დამოკიდებულებაში.

მიუხედავად იმისა, რომ თითოეული ნივთიერების კრისტალები დნება მკაცრად განსაზღვრულ ტემპერატურაზე და იმავე ტემპერატურაზე ხდება გადასვლა თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში, ამორფულ სხეულებს არ აქვთ მუდმივი დნობის წერტილი... გაცხელებისას ამორფული სხეული თანდათან რბილდება, იწყებს გავრცელებას და ბოლოს სრულიად თხევად იქცევა. როცა გაცივდება, ისიც თანდათან ძლიერდება.

კონკრეტული დნობის წერტილის არარსებობის გამო, ამორფულ სხეულებს აქვთ განსხვავებული უნარი: ბევრი მათგანი სითხესავით მიედინება, ე.ი. შედარებით მცირე ძალების ხანგრძლივი მოქმედებით ისინი თანდათან იცვლიან ფორმას. მაგალითად, ბრტყელ ზედაპირზე დადებული ფისის ნაჭერი რამდენიმე კვირის განმავლობაში ვრცელდება თბილ ოთახში, დისკის ფორმას იღებს.

ამორფული ნივთიერებების სტრუქტურა

განსხვავება შორის კრისტალური და ამორფულიმატერიის მდგომარეობა შემდეგია.

ნაწილაკების მოწესრიგებული განლაგება კრისტალშიერთეული უჯრედის მიერ ასახული ინახება კრისტალების დიდ ფართობზე, ხოლო კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების შემთხვევაში - მთლიანობაში.

ვ ამორფული სხეულებინაწილაკების განლაგების მოწესრიგება მხოლოდ შეინიშნება ძალიან მცირე ადგილებში... გარდა ამისა, რიგ ამორფულ სხეულებში ეს ადგილობრივი მოწესრიგებაც კი მხოლოდ მიახლოებითია.

ეს განსხვავება შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად:

• კრისტალური სტრუქტურა ხასიათდება გრძელვადიანი წესრიგით,
• ამორფული სხეულების სტრუქტურა - მეზობლებთან.

ამორფული ნივთიერებების მაგალითები.

სტაბილური ამორფული ნივთიერებები მოიცავს მინა(ხელოვნური და ვულკანური), ბუნებრივი და ხელოვნური ფისები, ადჰეზივები, პარაფინი, ცვილიდა ა.შ.

ამორფული მდგომარეობიდან კრისტალურზე გადასვლა.

ზოგიერთი ნივთიერება შეიძლება იყოს როგორც კრისტალურ, ასევე ამორფულ მდგომარეობაში. სილიციუმის დიოქსიდი SiO 2ხდება ბუნებრივად, როგორც კარგად განათლებული კვარცის კრისტალებიასევე ამორფულ მდგომარეობაში ( მინერალური კაჟი).

სადაც კრისტალური მდგომარეობა ყოველთვის უფრო სტაბილურია... მაშასადამე, კრისტალური ნივთიერებიდან ამორფულზე სპონტანური გადასვლა შეუძლებელია, ხოლო საპირისპირო ტრანსფორმაცია - სპონტანური გადასვლა ამორფული მდგომარეობიდან კრისტალურში - შესაძლებელია და ზოგჯერ შეინიშნება.

ასეთი ტრანსფორმაციის მაგალითია დევიტრიფიკაცია- მინის სპონტანური კრისტალიზაცია ამაღლებულ ტემპერატურაზე, რომელსაც თან ახლავს მისი განადგურება.

ამორფული მდგომარეობაბევრი ნივთიერება მიიღება თხევადი დნობის გამაგრების (გაცივების) მაღალი სიჩქარით.

ლითონებისა და შენადნობებისთვის ამორფული მდგომარეობაწარმოიქმნება, როგორც წესი, თუ დნება გაცივდება ათეულობით მილიწამის წილადების რიგის დროს. შუშისთვის, გაცილებით დაბალი გაგრილების მაჩვენებელი საკმარისია.

კვარცი (SiO 2) ასევე აქვს დაბალი კრისტალიზაციის სიჩქარე. ამიტომ მისგან ჩამოსხმული პროდუქტები ამორფულია. თუმცა, ბუნებრივ კვარცს, რომელსაც ასობით და ათასობით წელი ჰქონდა კრისტალიზებული დედამიწის ქერქის ან ვულკანების ღრმა ფენების გაციების დროს, აქვს უხეში კრისტალური სტრუქტურა, განსხვავებით ვულკანური მინისგან, ზედაპირზე გაყინული და, შესაბამისად, ამორფული.

სითხეები

თხევადი არის შუალედური მდგომარეობა მყარ და გაზს შორის.

თხევადი მდგომარეობაშუალედურია აირისებრსა და კრისტალურს შორის. ზოგიერთი თვისების მიხედვით სითხეები ახლოსაა გაზები, სხვებზე - მდე მყარი.

აირებთან ერთად სითხეები უერთდება, პირველ რიგში, იზოტროპიადა სითხე... ეს უკანასკნელი განსაზღვრავს სითხის უნარს ადვილად შეცვალოს მისი ფორმა.

მაგრამ მაღალი სიმკვრივისდა დაბალი შეკუმშვის უნარისითხეები აახლოებს მათ მყარი.

სითხეების უნარი ადვილად შეცვალონ ფორმა, მიუთითებს მათში მოლეკულური ურთიერთქმედების ხისტი ძალების არარსებობაზე.

ამავდროულად, სითხეების დაბალი შეკუმშვა, რომელიც განსაზღვრავს მოცემულ ტემპერატურაზე მუდმივი მოცულობის შენარჩუნების უნარს, მიუთითებს ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების, თუმცა არა ხისტი, მაგრამ მაინც მნიშვნელოვანი ძალების არსებობაზე.

პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის თანაფარდობა.

აგრეგაციის თითოეულ მდგომარეობას ახასიათებს მატერიის ნაწილაკების პოტენციურ და კინეტიკურ ენერგიას შორის საკუთარი თანაფარდობა.

მყარ სხეულებში ნაწილაკების საშუალო პოტენციური ენერგია უფრო მეტია, ვიდრე მათი საშუალო კინეტიკური ენერგია.ამრიგად, მყარ სხეულებში ნაწილაკები იკავებენ გარკვეულ პოზიციებს ერთმანეთთან შედარებით და მხოლოდ ვიბრირებენ ამ პოზიციებთან მიმართებაში.

გაზებისთვის ენერგიის თანაფარდობა შებრუნებულიარის შედეგადაც გაზის მოლეკულები ყოველთვის ქაოტურ მოძრაობაშია და მოლეკულებს შორის ადჰეზიური ძალები პრაქტიკულად არ არსებობს, რის გამოც გაზი ყოველთვის იკავებს მისთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას.

სითხეების შემთხვევაში, ნაწილაკების კინეტიკური და პოტენციური ენერგია დაახლოებით ერთნაირია, ე.ი. ნაწილაკები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, მაგრამ არა მკაცრად. მაშასადამე, სითხეები სითხეა, მაგრამ აქვთ მუდმივი მოცულობა მოცემულ ტემპერატურაზე.

სითხეებისა და ამორფული სხეულების სტრუქტურები მსგავსია.

სითხეებზე სტრუქტურული ანალიზის მეთოდების გამოყენების შედეგად აღმოჩნდა, რომ სტრუქტურა სითხეები ამორფული სხეულების მსგავსია... სითხეების უმეტესობას აქვს დახურვის შეკვეთა- თითოეული მოლეკულისთვის უახლოესი მეზობლების რაოდენობა და მათი შედარებითი პოზიცია დაახლოებით იგივეა სითხის მთელ მოცულობაში.

ნაწილაკების მოწესრიგების ხარისხი განსხვავებულია სხვადასხვა სითხეებისთვის. გარდა ამისა, ის იცვლება ტემპერატურასთან ერთად.

დაბალ ტემპერატურაზე, ოდნავ აღემატება მოცემული ნივთიერების დნობის წერტილს, მაღალია მოცემული სითხის ნაწილაკების განლაგების მოწესრიგების ხარისხი.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად ეცემა და თბებასთან ერთად სითხის თვისებები უფრო და უფრო უახლოვდება აირის თვისებებს... როდესაც კრიტიკული ტემპერატურა მიიღწევა, განსხვავება სითხესა და გაზს შორის ქრება.

სითხეებისა და ამორფული სხეულების შიდა სტრუქტურის მსგავსების გამო, ეს უკანასკნელი ხშირად განიხილება, როგორც ძალიან მაღალი სიბლანტის მქონე სითხეები და მხოლოდ კრისტალურ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებებს მოიხსენიებენ, როგორც მყარი.

შედარებით ამორფული სხეულებისითხეებს, თუმცა უნდა გვახსოვდეს, რომ ამორფულ სხეულებში, ჩვეულებრივი სითხეებისგან განსხვავებით, ნაწილაკებს აქვთ უმნიშვნელო მობილურობა - იგივე, რაც კრისტალებში.

მატერიის აგრეგატული მდგომარეობა(ლათინური აგრეგოდან - ვამაგრებ, ვაკავშირებ) - ეს არის ერთი და იგივე ნივთიერების მდგომარეობები, რომელთა შორის გადასვლები შეესაბამება თავისუფალი ენერგიის, სიმკვრივისა და ნივთიერების სხვა ფიზიკურ პარამეტრებს მკვეთრ ცვლილებებს.
გაზი (ფრანგული gaz, მიღებული ბერძნული ქაოსიდან - ქაოსი)- ეს არის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მისი ნაწილაკების ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც ავსებენ მათ მთელ მოცულობას, უმნიშვნელოა. გაზებში ინტერმოლეკულური მანძილი დიდია და მოლეკულები თითქმის თავისუფლად მოძრაობენ.

აირები შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც მნიშვნელოვნად გადახურებული ან დაბალი გაჯერებული ორთქლი. თითოეული სითხის ზედაპირის ზემოთ არის ორთქლი. როდესაც ორთქლის წნევა იზრდება გარკვეულ ზღვარზე, რომელსაც ეწოდება გაჯერებული ორთქლის წნევა, სითხის აორთქლება ჩერდება, რადგან სითხე იგივე ხდება. გაჯერებული ორთქლის მოცულობის შემცირება იწვევს ორთქლის ნაწილს და არა წნევის მატებას. ამიტომ, ორთქლის წნევა არ შეიძლება იყოს უფრო მაღალი. გაჯერების მდგომარეობა ხასიათდება გაჯერებული მასით, რომელიც შეიცავს გაჯერებული ორთქლის 1მ მასას, რაც დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. გაჯერებული ორთქლიშეიძლება გახდეს უჯერი, თუ მისი მოცულობა გაიზარდა ან ტემპერატურა მოიმატა. თუ ორთქლის ტემპერატურა გაცილებით მაღალია, ვიდრე მოცემული წნევის შესაბამისი წერტილი, ორთქლს ეწოდება ზედმეტად გახურებული.

პლაზმა არის ნაწილობრივ ან სრულად იონიზებული გაზი, რომელშიც დადებითი და უარყოფითი მუხტების სიმკვრივე პრაქტიკულად ერთნაირია. მზე, ვარსკვლავები, ვარსკვლავთშორისი მატერიის ღრუბლები შედგება გაზებისგან - ნეიტრალური ან იონიზებული (პლაზმა). აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებისგან განსხვავებით, პლაზმა არის დამუხტული ნაწილაკების გაზი (იონები, ელექტრონები), რომლებიც ელექტრულად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან დიდ დისტანციებზე, მაგრამ არ გააჩნიათ ნაწილაკების განლაგებაში არც მოკლე და არც შორი მანძილი.

თხევადი- ეს არის მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, შუალედური მყარ და აირისებრს შორის. სითხეებს აქვთ მყარი (ინარჩუნებს მოცულობას, აყალიბებს ზედაპირს, აქვს გარკვეული დაჭიმვის სიმტკიცე) და აირის (იკავებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ის მდებარეობს). სითხის მოლეკულების (ატომების) თერმული მოძრაობა არის წონასწორული პოზიციების ირგვლივ მცირე ვიბრაციებისა და ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე ხშირი გადახტომების ერთობლიობა. ამავდროულად, ხდება მოლეკულების ნელი მოძრაობა და მათი რხევები მცირე მოცულობებში, მოლეკულების ხშირი ნახტომი არღვევს ნაწილაკების განლაგების შორ მანძილზე და იწვევს სითხეების სითხეს, ხოლო მცირე რხევები წონასწორობის პოზიციებთან ახლოს იწვევს მოკლე- დიაპაზონის რიგი სითხეებში.

სითხეები და მყარი ნივთიერებები, აირებისგან განსხვავებით, შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც უაღრესად შედედებული მედია. მათში მოლეკულები (ატომები) განლაგებულია ერთმანეთთან ბევრად უფრო ახლოს და ურთიერთქმედების ძალები რამდენიმე რიგით მეტია, ვიდრე გაზებში. ამიტომ, სითხეებსა და მყარ ნივთიერებებს აქვს მნიშვნელოვანი შეზღუდული შესაძლებლობებიგაფართოებისთვის, ისინი, რა თქმა უნდა, ვერ დაიკავებენ თვითნებურ მოცულობას და მუდმივად ინარჩუნებენ მოცულობას, რა მოცულობაშიც არ უნდა იყოს განთავსებული. გადასვლები აგრეგაციის უფრო სტრუქტურირებული მდგომარეობიდან ნაკლებად მოწესრიგებულზე ასევე შეიძლება მუდმივად მოხდეს. ამასთან დაკავშირებით, აგრეგატული მდგომარეობის ცნების ნაცვლად, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ უფრო ფართო კონცეფცია - ფაზის ცნება.

ფაზაეწოდება სისტემის ყველა ნაწილის ერთობლიობა, რომელსაც აქვს იგივე ქიმიური შემადგენლობადა იმავე მდგომარეობაში არიან. ეს გამართლებულია მრავალფაზიან სისტემაში თერმოდინამიკურად წონასწორობის ფაზების ერთდროული არსებობით: სითხე საკუთარი გაჯერებული ორთქლით; წყალი და ყინული დნობის ადგილზე; ორი შეურევადი სითხე (წყლის ნარევი ტრიეთილამინთან), განსხვავებული კონცენტრაციით; ამორფული მყარი ნივთიერებების არსებობა, რომლებიც ინარჩუნებენ სითხის სტრუქტურას (ამორფული მდგომარეობა).

მატერიის ამორფული მყარი მდგომარეობაარის სითხის ზეგაციებული მდგომარეობის ტიპი და განსხვავდება ჩვეულებრივი სითხეებისგან მნიშვნელოვნად მაღალი სიბლანტით და რიცხვითი მნიშვნელობებიკინეტიკური მახასიათებლები.
მატერიის კრისტალური მყარი მდგომარეობა- ეს არის აგრეგატული მდგომარეობა, რომელსაც ახასიათებს მატერიის ნაწილაკებს (ატომები, მოლეკულები, იონები) შორის ურთიერთქმედების დიდი ძალები. მყარი ნაწილაკები ვიბრირებენ საშუალო წონასწორობის პოზიციების ირგვლივ, რომელსაც ბროლის ბადის კვანძები ეწოდება; ამ ნივთიერებების სტრუქტურას ახასიათებს მოწესრიგების მაღალი ხარისხი (შორი და მოკლე დისტანციური რიგი) - დალაგება სტრუქტურული ნაწილაკების ორიენტაციაში (ორიენტაციული წესრიგი) ან ფიზიკური მოწესრიგებით თვისებები (მაგალითად, მაგნიტური მომენტების ან ელექტრული დიპოლური მომენტების ორიენტაციაში). სუფთა სითხეების, თხევადი და თხევადი კრისტალების ნორმალური თხევადი ფაზის არსებობის რეგიონი შეზღუდულია დაბალი ტემპერატურის მხრიდან. ფაზური გადასვლებიშესაბამისად, მყარ (კრისტალიზაციაში), ზესთხევად და თხევად-ანიზოტროპულ მდგომარეობაში.